[发明专利]一种直流电源系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种直流电源系统及其控制方法，直流电源系统包括励磁体、电动装置、磁矩轮、发电机和整流装置；磁矩轮环绕轮圈同N/S极向间隔排布至少4个转磁体，磁矩轮与发电机传动；发电机与整流装置连接；励磁体与转磁体两者相对的磁极性相同；电动装置包括位置传感器和控制模块，其电源控制端与市网电源或其他电源连接；位置传感器安装在靠近磁矩轮的固定部位；电动装置与励磁体机械固连且和磁矩轮相邻设置；当磁矩轮旋转时，电动装置根据转磁体旋转的相对位置控制励磁体分别位于最小间隙或远离磁矩轮，使磁矩轮通过同磁极相斥作用而驱动发电机旋转发电，通过整流装置提供直流电源。

技术领域

本发明涉及直流电源的系统设计领域，具体涉及一种基于永磁体之间同磁极相斥作用而设计的直流电源系统及其控制方法。

背景技术

直流电源应用广泛，其中一个具体应用是把交流电变换为直流电，传统技术是采用变压器加整流，输出电压受限于变压器的绕组匝数比，近年的一个技术应用主流是采用AC-DC电路，这类AC-DC电路隐含了高频开关电路；随着对城市电动汽车建立充电网的需求概念，以及对城市电网的削峰补谷，或配合风能、太阳能装置使用，直流电源被赋予了更多的以新能源为题材的使命。

随着直流电源技术应用的深层发展，引起人们对AC-DC电路隐含的高频电磁辐射的高度重视，当直流电源的输出功率足够大又隔离欠佳时，其所伴随产生的高频电磁辐射不仅容易对城市电网产生干扰，而且高频电磁辐射对从业人员健康产生的影响难以忽视。由此在不少应用领域中，业界希望寻求一种无需担心高频电磁辐射又方便调整输出电压的直流电源系统。一种回归性思路是采用直流电动机驱动发电机替代高频开关电路，但是这种技术思路的电能转换效率较低，为此业界提出过多种辅助机械能装置的构想，例如在发电机的转轴加飞轮。

本发明的设计思想可以在中国古代普遍使用的水车获得启示，水车的工作原理并非在轴心设置旋转动力机，而是沿水车轮页外侧的切线方向在合适的时间给予一杯水(一份势能)，该杯水的下落势能转变成水车环绕轴心旋转的动力，该份能量尽管是”量子化”的，但通过水车的惯性消化可形成趋于均化的持续运转。这一古代水车做功的启发模型可以平移到直流电源系统领域设计，本申请正是基于一种在磁矩轮的轮沿运用永磁体同磁极相斥作用使其做功的原理，发挥永磁体中隐藏的能量，使磁矩轮获得转矩增量驱动发电机旋转发电并通过整流装置提供直流电源。

发明内容

本发明的目的，在于克服现有常规直流电源局限于变压整流和高频开关电路的设计缺陷，提供一种运用周期性磁斥作用增加磁矩轮转矩、通过磁矩轮驱动发电机发电再整流的直流电源系统技术方案，从而达到避免高频电磁辐射、方便调整输出电压的直流电源系统设计目的，结构简单，工艺容易实现。

为实现上述的目标，本发明提供了一种基于永磁体之间同磁极相斥作用而设计的直流电源系统，该直流电源系统包括励磁体、电动装置、磁矩轮、发电机和整流装置；所述磁矩轮环绕轮圈同N/S极向间隔排布至少4个转磁体，且磁矩轮的转轴与发电机的转轴同轴心固连或通过变速装置传动；发电机为旋转式，其电源输出端与整流装置的电源输入端连接；电动装置与励磁体机械固连；励磁体面向磁矩轮的磁极性与转磁体面向磁矩轮外缘的磁极性相同；

所述电动装置包括位置传感器和控制模块，其电源控制端与市网电源或其他电源装置连接；位置传感器安装在靠近磁矩轮的固定部位，其信号输出端连接控制模块的工作逻辑信号输入端；电动装置和磁矩轮相邻设置；

当磁矩轮旋转时，所述位置传感器获取转磁体时序旋转的相对位置信号，控制模块根据该位置信号以及设定的工作逻辑控制电动装置位移，使励磁体分别位于与磁矩轮的最小间隙或远离磁矩轮，通过励磁体和转磁体的周期性同磁极相斥作用使磁矩轮驱动发电机旋转发电，从而通过整流装置的电源输出端提供直流电源。

以上所述的励磁体和转磁体的材料为磁钢、钕铁硼等一类本领域技术人员公知的永磁体，冠以不同称谓仅是为清晰表述其设置部位及运动特征；所述市网电源装置包括220V、380V或其他电压的电源装置，以及未来可能出现的直流供电装置。